申請日2016.05.30
公開(公告)日2016.08.17
IPC分類號C02F11/12; C02F11/14; C02F11/18
摘要
本發(fā)明公開了一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：1、污泥的脫水預(yù)處理：1.1、原污泥的稀釋均化;1.2、泥漿的調(diào)理改性;1.3、改性泥漿的機械壓濾;2、泥餅的干化處理：2.1、泥餅的攤鋪布料;2.2、泥餅的翻拋干化;3、干化泥餅的水泥窯協(xié)同處理。該系統(tǒng)包括稀釋均化單元、調(diào)理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，各單元各司其職，相互配合，組成了一個完整的合理的污泥處理一體化系統(tǒng)。該方法對加入水泥窯的干化泥餅的入料量和入料方式進(jìn)行了精確控制，從而降低了干化泥餅的加入對水泥窯生產(chǎn)線線的影響，避免其對水泥產(chǎn)品的性能的影響。該系統(tǒng)為常用設(shè)備組裝而成，方便實施，構(gòu)建成本低。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于包括如下步驟：
1-1、污泥的脫水預(yù)處理：
1.1.1、原污泥的稀釋均化
將污水處理廠出來的污泥泵入到均化攪拌池中，加入水?dāng)嚢�、稀釋至得呈流體狀的泥漿，泥漿的濃度為5%～10%;
1.1.2、泥漿的調(diào)理改性：
將泥漿泵入各改性攪拌罐中，各改性攪拌罐中的加藥裝置向泥漿中投加復(fù)合型調(diào)理劑對泥漿進(jìn)行調(diào)理改性，復(fù)合型調(diào)理劑投加的質(zhì)量為泥漿總質(zhì)量的4%～7%，攪拌至調(diào)理改性完成，得改性泥漿;
1.1.3、改性泥漿的機械壓濾：
將各改性攪拌罐中的改性泥漿泵入至與該改性攪拌罐對應(yīng)的隔膜壓濾機中進(jìn)行機械脫水，得到泥餅和尾水，泥餅的含水率小于55%;
1.2、泥餅的干化處理：
1.2.1、泥餅的攤鋪布料：
將泥餅通過皮帶運輸機A送入污泥干化棚中的攤鋪布料機的料倉中，泥餅在螺旋下料過程中被初步破碎后縱向均勻布料，再通過換向刮板橫向平移，從而使泥餅碎粒均勻攤鋪在污泥干化棚的地面上;
1.2.2、泥餅的翻拋干化：
余熱交換器加熱導(dǎo)熱油，熱的導(dǎo)熱油通過管道、循環(huán)泵送入到鋪設(shè)在污泥干化棚地面面層中的循環(huán)導(dǎo)熱管中，熱的導(dǎo)熱油產(chǎn)生的熱量對攤鋪在導(dǎo)熱板上的泥餅碎粒進(jìn)行加熱干化，并且攤鋪的泥餅碎粒在攤鋪翻拋機的作用下不斷地翻拋、翻轉(zhuǎn)，同時將翻拋干化產(chǎn)生的水蒸汽通過負(fù)壓的方式進(jìn)行收集，翻拋干化完成后，得干化泥餅碎粒，干化碎粒泥餅的含水率在35%以下;
1.3、干化泥餅的水泥窯協(xié)同處理：
干化泥餅粹粒先在攤鋪拋翻機的作用下拋翻至皮帶運輸機B上，然后通過皮帶運輸機B輸送至封閉式提升機中，接著通過封閉式提升機輸送至存料斗中，再通過皮帶計量稱計量、輸送至板式喂料機中，最后通過板式喂料機輸送至水泥窯的窯尾煙室中入料;
結(jié)合水泥窯生產(chǎn)線的特性，以降低對水泥窯生產(chǎn)線的影響和避免對水泥產(chǎn)品的性能影響為基礎(chǔ)，確定水泥窯協(xié)同處理中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)干化泥餅碎粒的添加量，干化泥餅粹粒的添加量按照下式進(jìn)行計算：
式中，ω——市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
ωi——受i種污染物控制下市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
χi——熟料產(chǎn)品中i種污染物含量限值;
βij——原熟料產(chǎn)品中i種污染物含量;
γij——市政干化泥餅粹粒中i種污染物的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：步驟1.1.1中，加入的水為步驟1.1.3中產(chǎn)生的尾水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：所述的復(fù)合型調(diào)理劑為丙烯酰胺、聚合硫酸鋁以及粉煤灰和貝殼粉中的一種，丙烯酰胺、聚合硫酸鋁、粉煤灰或貝殼粉的質(zhì)量比為8:40:52。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：步驟2.1中，泥餅攤鋪的平均厚度為80～120mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：余熱交換器加熱的熱量為水泥窯產(chǎn)生的余熱進(jìn)行余熱發(fā)電后的低溫余熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，其特征在于：所述的污泥干化棚為文絡(luò)式陽光板溫室。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統(tǒng)，其特征在于包括稀釋均化單元、調(diào)理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，稀釋均化單元為均化攪拌池，調(diào)理改性單元為多個改性攪拌罐，機械壓濾單元包括多臺隔膜壓濾機和皮帶運輸機A;
干化處理單元包括污泥干化棚、余熱交換器、循環(huán)導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱板、換向刮板和皮帶運輸機B，污泥干化棚的地面為二級臺階式地面，由第二級臺階地面和第一級臺階地面構(gòu)成，余熱交換器出口和進(jìn)口分別通過管道、循環(huán)泵與循環(huán)導(dǎo)熱管的兩端連通，導(dǎo)熱板鋪設(shè)在污泥干化棚第二級臺階地面面層上，導(dǎo)熱板上表面與污泥干化棚第二級臺階地面表面齊平，循環(huán)導(dǎo)熱管鋪設(shè)在導(dǎo)熱板中，污泥干化棚第二級臺階地面上設(shè)有攤鋪布料機和攤鋪翻拋機，換向刮板活動安裝于污泥干化棚長度方向的一側(cè)壁上，換向刮板位于第二級臺階地面的上方，皮帶運輸機B安裝于污泥干化棚第一級臺階地面上;
水泥窯處理單元包括封閉式提升機、存料斗、皮帶計量稱、板式喂料機和水泥窯，封閉式提升機安裝于皮帶運輸機B和存料斗之間，皮帶計量稱安裝于存料斗與板式喂料機之間，板式喂料機安裝于皮帶計量稱和水泥窯的窯尾煙室之間，封閉式提升機的進(jìn)料端位于皮帶運輸機B的下料端的正下方，封閉式提升機的下料端位于存料斗進(jìn)料口的正上方，皮帶計量稱的進(jìn)料端位于存料斗出料口的正下方，皮帶計量稱的下料端與板式喂料機的進(jìn)料端對接，板式喂料機的下料端與水泥窯窯尾煙室入料口對接;
改性攪拌罐的臺數(shù)與隔膜壓濾機的臺數(shù)相同，均化攪拌池出口分別通過管道、泥漿泵與各改性攪拌罐入口連通，各改性攪拌罐出口分別通過管道、泥漿泵與該改性攪拌罐對應(yīng)的隔膜壓濾機入口連通，皮帶運輸機A的進(jìn)料端位于各隔膜壓濾機泥餅出口處的正下方，皮帶運輸機A的下料端位于攤鋪布料機入料口的正上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統(tǒng)，其特征在于：所述的泥漿泵為柱塞泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統(tǒng)，其特征在于：改性攪拌罐與隔膜壓濾機的臺數(shù)均為3臺。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統(tǒng)，其特征在于：換向刮板通過活塞或者伺服電機安裝于污泥干化棚的一側(cè)壁上。
說明書
一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境治理工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)
截止2015年9月，全國設(shè)市城市、縣累計建成污水處理廠3830座，污水處理能力達(dá)1.62億m3/日，年產(chǎn)生的污泥(含水率80%)高達(dá)4000多萬噸。然而目前的污泥處理處置技術(shù)較為滯后，基本不能實現(xiàn)“綠色、環(huán)保、循環(huán)、低碳”的污泥處置技術(shù)要求。其中，絕大部分使用污泥脫水后填埋技術(shù)，該技術(shù)存在占用大量土地資源的弊端，且產(chǎn)生的廢氣、廢水將造成二次污染;堆肥化技術(shù)能較好的實現(xiàn)污泥的資源化，但存在重金屬污染的風(fēng)險以及肥力不高等問題;焚燒技術(shù)能實現(xiàn)污泥的減量化，但污泥中的有機質(zhì)成分和可用的無機成分并未加以利用，造成資源的浪費，且焚燒過程產(chǎn)生的污染氣體和飛灰將對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
水泥窯協(xié)同處置技術(shù)在不同領(lǐng)域、不同深度已有一定的研究，但在技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)層面綜合考慮下，表現(xiàn)出明顯的不成熟性。其中，申請?zhí)?01110071327.4專利提出一種污泥預(yù)處理與水泥窯綜合利用的方法及其系統(tǒng)，該方法使污泥經(jīng)過板框隔膜壓濾機脫水、太陽能干化、造粒系統(tǒng)、烘干機烘干系統(tǒng)等多個預(yù)處理過程，將污泥水分烘干至30%以下，最終實現(xiàn)水泥窯綜合利用。該方法由于未經(jīng)過調(diào)理過程，污泥水分難以脫除，導(dǎo)致脫水干化步驟繁多，存在效率低、能源消耗大的問題。
申請?zhí)?01210011331.6專利提出一種水泥窯中協(xié)同處置含氟污泥的方法，該方法將含水率40～80%的含氟污泥干化至含水率為30%的干化污泥后，以1～5%的比例摻入水泥原料中進(jìn)行協(xié)同處置。該方法針對含氟污泥進(jìn)行水泥窯協(xié)同處理，卻未對污泥中的氟含量指標(biāo)作出要求，生產(chǎn)的水泥熟料存在環(huán)境風(fēng)險和質(zhì)量風(fēng)險。
申請?zhí)?01410111703.1專利提出一種水泥窯協(xié)同處置石灰干化城市污泥的投料方式調(diào)控的方法，該方法將含水率>80%的污泥先加入石灰進(jìn)行調(diào)理，再利用煙氣余熱將污泥干燥至含水率<35%，以干化調(diào)理污泥1～21%的比例摻入水泥生料中進(jìn)行水泥窯協(xié)同處置。該方法存在易導(dǎo)致水泥窯預(yù)分解爐的結(jié)皮、堵塞等問題，且未考慮干化污泥的摻量過大會對水泥熟料產(chǎn)生的影響。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法和系統(tǒng)，該方法將污泥的深度脫水處理和水泥窯處理相結(jié)合，更重要的是，該方法對加入水泥窯的干化泥餅的入料量進(jìn)行了精確控制，而且對干化泥餅加入的方式(如從何處加入)都做了明確規(guī)定，從而降低了干化泥餅的加入對水泥窯生產(chǎn)線線的影響，以及避免其對水泥產(chǎn)品的性能的影響。
該系統(tǒng)為常用設(shè)備組合裝配而成，方便實施，構(gòu)建成本低。
實現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為：
一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法，包括如下步驟：
1、污泥的脫水預(yù)處理：
1.1、原污泥的稀釋均化
將污水處理廠出來的污泥泵入到均化攪拌池中，加入水?dāng)嚢�、稀釋至得呈流體狀的泥漿，泥漿的濃度為5%～10%;
1.2、泥漿的調(diào)理改性：
將泥漿泵入各改性攪拌罐中，各改性攪拌罐中的加藥裝置向泥漿中投加復(fù)合型調(diào)理劑對泥漿進(jìn)行調(diào)理改性，復(fù)合型調(diào)理劑投加的質(zhì)量為泥漿總質(zhì)量的4%～7%，攪拌至調(diào)理改性完成，得改性泥漿;
1.3、改性泥漿的機械壓濾：
將各改性攪拌罐中的改性泥漿泵入至與該改性攪拌罐對應(yīng)的隔膜隔膜壓濾機中進(jìn)行機械脫水，得到泥餅和尾水，泥餅的含水率小于55%;
2、泥餅的干化處理：
2.1、泥餅的攤鋪布料：
將泥餅通過皮帶運輸機A送入污泥干化棚中的攤鋪布料機的料倉中，泥餅在攤鋪布料機的作用下粗粉碎并縱向均勻分布，再通過換向刮板橫向均勻分布，從而使泥餅碎粒均勻攤鋪在污泥干化棚的地面上;
2.2、泥餅的翻拋干化：
余熱交換器加熱導(dǎo)熱油，熱的導(dǎo)熱油通過管道、循環(huán)泵送入到鋪設(shè)在污泥干化棚地面面層中的循環(huán)導(dǎo)熱管中，熱的導(dǎo)熱油產(chǎn)生的熱量對攤鋪在導(dǎo)熱板上的泥餅碎粒進(jìn)行加熱干化，并且攤鋪的泥餅碎粒在攤鋪翻拋機的作用下不斷地翻拋、翻轉(zhuǎn)，同時將翻拋干化產(chǎn)生的水蒸汽通過負(fù)壓的方式進(jìn)行收集，翻拋干化完成后，得干化泥餅碎粒，干化碎粒泥餅的含水率在35%以下;
3、干化泥餅的水泥窯協(xié)同處理：
干化泥餅粹粒先在攤鋪拋翻機的作用下拋翻至皮帶運輸機B上，然后通過皮帶運輸機B輸送至封閉式提升機中，接著通過封閉式提升機輸送至存料斗中，再通過皮帶計量稱計量、輸送至板式喂料機中，最后通過板式喂料機輸送至水泥窯的窯尾煙室中入料;
結(jié)合水泥窯生產(chǎn)線的特性，以降低對水泥窯生產(chǎn)線的影響和避免對水泥產(chǎn)品的性能影響為基礎(chǔ)，確定水泥窯協(xié)同處理中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)干化泥餅碎粒的添加量，干化泥餅粹粒的添加量按照下式進(jìn)行計算：
式中，ω——市政干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值;
ωi——受i種污染物控制下干化泥餅粹粒入水泥窯的添加量限值(參見《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(HJ622)中的要求);
χi——熟料產(chǎn)品中i種污染物含量限值;
βij——原熟料產(chǎn)品中i種污染物含量;
γij——市政干化泥餅粹粒中i種污染物的含量。
步驟1.1.1中，加入的水為步驟1.1.3中產(chǎn)生的尾水。
所述的復(fù)合型調(diào)理劑為丙烯酰胺、聚合硫酸鋁以及粉煤灰和貝殼粉中的一種，丙烯酰胺、聚合硫酸鋁、粉煤灰或貝殼粉的質(zhì)量比為8:40:52。
步驟2.1中，泥餅攤鋪的平均厚度為80～120mm。
余熱交換器加熱的熱量為水泥窯產(chǎn)生的余熱進(jìn)行余熱發(fā)電后的低溫余熱。
所述的污泥干化棚為文絡(luò)式陽光板溫室。
一種水泥窯協(xié)同污泥深度脫水處置污泥一體化方法的系統(tǒng)，包括稀釋均化單元、調(diào)理改性單元、機械壓濾單元、干化處理單元和水泥窯處理單元，稀釋均化單元為均化攪拌池，調(diào)理改性單元為多個改性攪拌罐，機械壓濾單元包括多臺隔膜壓濾機和皮帶運輸機A;
干化處理單元包括污泥干化棚、余熱交換器、循環(huán)導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱板、換向刮板和皮帶運輸機B，污泥干化棚的地面為二級臺階式地面，由第二級臺階地面和第一級臺階地面構(gòu)成，余熱交換器出口和進(jìn)口分別通過管道、循環(huán)泵與循環(huán)導(dǎo)熱管的兩端連通，導(dǎo)熱板鋪設(shè)在污泥干化棚第二級臺階地面面層上，導(dǎo)熱板上表面與污泥干化棚第二級臺階地面表面齊平，循環(huán)導(dǎo)熱管鋪設(shè)在導(dǎo)熱板中，污泥干化棚第二級臺階地面上設(shè)有攤鋪布料機和攤鋪翻拋機，換向刮板活動安裝于污泥干化棚長度方向的一側(cè)壁上，換向刮板位于第二級臺階地面的上方，皮帶運輸機B安裝于污泥干化棚第一級臺階地面上;
水泥窯處理單元包括封閉式提升機、存料斗、皮帶計量稱、板式喂料機和水泥窯，封閉式提升機安裝于皮帶運輸機B和存料斗之間，皮帶計量稱安裝于存料斗與板式喂料機之間，板式喂料機安裝于皮帶計量稱和水泥窯的窯尾煙室之間，封閉式提升機的進(jìn)料端位于皮帶運輸機B的下料端的正下方，封閉式提升機的下料端位于存料斗進(jìn)料口的上方，皮帶計量稱的進(jìn)料端位于存料斗出料口的正下方，皮帶計量稱的下料端與板式喂料機的進(jìn)料端對接，板式喂料機的下料端與水泥窯窯尾煙室入料口對接;
改性攪拌罐的臺數(shù)與隔膜壓濾機的臺數(shù)相同，均化攪拌池出口分別通過管道、泥漿泵與各改性攪拌罐入口連通，各改性攪拌罐出口分別通過管道、泥漿泵與該改性攪拌罐對應(yīng)的隔膜壓濾機入口連通，皮帶運輸機A的進(jìn)料端位于各隔膜壓濾機泥餅出口處的正下方，皮帶運輸機A的下料端位于攤鋪布料機入料口的正上方。
所述的泥漿泵為柱塞泵。
改性攪拌罐與隔膜壓濾機的臺數(shù)均為3臺。
換向刮板通過活塞或者伺服電機安裝于污泥干化棚的一側(cè)壁上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：
1)本發(fā)明精確地控制干化泥餅的入料量，在避免資源浪費、污染環(huán)境的同時最大限度地避免對水泥產(chǎn)品的影響。
2)本發(fā)明將干化泥餅從窯尾煙室中入料，避免了二噁英的產(chǎn)生，且避免了分解爐進(jìn)料導(dǎo)致回路飛灰的產(chǎn)生。
3)本發(fā)明實現(xiàn)了全程一體化，廢氣完全回收利用，尾水全部回收利用，基本實現(xiàn)污染物零排放。
4)本發(fā)明充分利用余熱發(fā)電的低溫余熱對泥餅進(jìn)行拋翻干化，而余熱發(fā)電的熱量可以來自水泥窯產(chǎn)生的低溫余熱，基本實現(xiàn)能源全負(fù)荷利用。
5)本發(fā)明方法不僅巧妙簡單，成本低，而且實現(xiàn)了資源化利用和對環(huán)境的保護(hù)，適合大范圍地推廣應(yīng)用。
6)本發(fā)明各設(shè)備之間銜接順暢，無需對原有的水泥窯系統(tǒng)進(jìn)行過多改動，便能實現(xiàn)污水處理廠污泥預(yù)處理與資源化處置一體化連續(xù)生產(chǎn)，有效提高單位時間污泥處置的產(chǎn)能。
